Materia si antimateria – misterul se adanceste

Teoriile si experimentele de pana acum sustin ideea ca exista o simetrie totala intre materie si antimaterie – fiecarei particule de materie ii corespunde una de antimaterie. Cu toate acestea, acest lucru nu poate fi asa. O anumita asimetrie ar trebui sa existe pentru ca, altfel, atunci cand toate aceste particule au aparut, ele s-ar fi anihilat intre ele si ar fi lasat in urma lor numai lumina.

Daca simetria materie-antimaterie ar fi fost intr-adevar totala, nimic nu ar fi putut sa se formeze in Univers. Exista diferite incercari de a introduce o asemenea asimetrie in modelele teoretice, insa, pana acum, predictiile acestor modele nu au reusit sa se potriveasca cu observatiile. Iar acest lucru s-a intamplat acum din nou. Un nou experiment a bulversat practic toate presupunerile de ordin teoretic.

Dr. Philip Harris, un fizician care conduce grupul de la Sussex, a spus: „Acest experiment este foarte semnificativ, si un succes real pentru fizicienii din Marea Britanie. Cu toate ca exista inca doua alte echipe in lume care lucreaza in acelasi domeniu, noi reusim sa ramanem inaintea lor. S-a spus ca acest experiment a falsificat pana acum mai multe teorii decat oricare altul din istoria fizicii – si acum a facut-o din nou.”

Singurul mod in care oamenii de stiinta pot sa testeze in ce masura exista o simetrie intre materie si antimaterie este sa se uite la „distorsiunile” formei particulelor nucleare. Neutronul, cealalta particula din nucleele atomilor pe langa proton, este format din quarci. Acesti quarci sunt incarcati electric – cu toate ca, per total, neutronul este neutru din punct de vedere electric (nu este numit „neutron” degeaba). Cu toate acestea, quarcii se misca in interiorul neutronului, ceea ce face ca forma acestuia sa nu fie 100% sferica. In consecinta, neutronul este mai pozitiv intr-o parte si mai negativ in partea opusa – acest lucru se numeste moment de dipol.

In ultimii 50 de ani, masuratorile dipolului neutronilor si-a gasit tot felul de aplicatii, de la ceasuri atomice pana la tehnica de imagistica cu ajutorul rezonantei magnetice nucleare. Iar acum, dupa zece ani de pregatiri, echipa de cercetatori a reusit sa realizeze cele mai precise masuratori efectuate vreodata. Impreuna cu cei de la Laboratorul Rutherford Appleton si de la Institutul Laue Langevin din Grenoble, ei au construit un ceas atomic ce folosea numai neutroni care se roteau, in loc de atomi. Frecventa ceasului a fost apoi masurata cu ajutorul rezonantei magnetice nucleare.

Diverse teorii care incearca sa explice cum a aparut materia si antimateria in urma Big Bang-ului fac tot felul de predictii despre acest moment de dipol. Iar ceea ce noul experiment a aratat a fost ca distorsiunea particulelor subatomice este mult mai mica decat au prezis practic toate aceste teorii. Urmatoarea analogie a fost folosita: Daca neutronul ar fi fost de dimensiunile Pamantului, distorsiunea sa ar fi fost de marimea unei bacterii. Va puteti imagina din ce cauza este atat de greu de demonstrat aceasta presupusa asimetrie intre materie si antimaterie. De asemenea, aceasta analogie va ofera o idee asupra preciziei incredibile cu care pot fi facute astazi astfel de masuratori.

Acest rezultat constrange teoriile care incearca sa mearga dincolo de intelegerea noastra actuala a legilor fundamentale ale fizicii”, a spus Dr. Harris. „Pentru unele dintre ele inseamna ca trebuie sa o ia de la zero, altora le va arata in ce directie sa inainteze.”

Echipa pune acum la punct o noua versiune a experimentului impreuna cu Universitatea Oxford si Universitatea Kure din Japonia. Scufundand ceasul lor cu neutroni intr-o baie de heliu lichid, la jumatate de grad deasupra lui zero absolut, ei vor creste precizia masuratorii de o suta de ori.